研究目的
研究纳米材料在高性能混合太阳能光伏-热应用中光谱分裂所面临的挑战与机遇。
研究成果
分光光伏热（PV - T）集热器的效率极限明显高于独立的光伏板。纳米材料滤光片的稳定性仍是其长期使用以及在实际情况中高温运行面临的关键挑战。
研究不足
纳米材料过滤器的稳定性仍是其长期使用及实际应用中高温操作面临的关键挑战。
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用于高性能混合太阳能光伏-热应用中光谱分割的纳米材料：挑战与机遇（综述）
DOI：10.1016/j.nanoms.2020.03.008
期刊：Nano Materials Science
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
混合光伏-热（PV-T）集热器能够通过同一采光面积协同产生有用的热能和电能，与独立的光伏板、太阳能集热器或它们的组合相比，具有显著更高的整体效率和减排能力。光谱分光技术已成为下一代高性能PV-T集热器的发展方向，而纳米技术在满足先进光谱分光PV-T集热器设计的光学和热学要求方面发挥着重要作用。本文对基于纳米材料的PV-T应用光谱分光技术进行了全面综述。介绍了适用于PV-T集热器中基于反射、衍射、折射和/或吸收方法实现光谱分光的新兴纳米材料（纳米流体、纳米薄膜和纳米线），以及这些设计方法的相关挑战和机遇。讨论了这些材料在光学性能、热性能、稳定性和成本方面的要求，旨在指导未来的研究和创新，并推动该技术向实际应用发展。纳米流体和纳米薄膜是目前用于光谱分光的最常见纳米材料，近年来这些材料的开发取得了显著进展。然而，目前可用滤光片的光学性能与理想滤光片的期望性能之间仍存在相当大的差距。为了指导和引领滤光片材料的未来发展，本文进一步提出了一种简单的通用方法，用于确定不同场景下光谱分光PV-T系统的最佳滤光片和效率极限。研究发现，光谱分光PV-T系统的最佳滤光片对热能与电能的相对值高度敏感，因此强烈依赖于应用场景和地理位置。光谱分光PV-T集热器的效率极限显著高于独立光伏板。纳米材料滤光片的稳定性仍然是其长期使用以及在实际应用中进行高温操作的关键挑战。
作者：
Gan Huang，Sara Riera Curt，Kai Wang，Christos N. Markides
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